JP2010080445A - 荷電粒子ビーム処理システムで使用される自己バイアス能動負荷回路及び関連する電源 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】負荷回路装置は、自己バイアス能動負荷回路(520)と、関連する高電圧電源(500)とを有する。高電圧電源は、例えばガスクラスタイオンビーム(GCIB)処理システム等の荷電粒子ビーム処理システム(100,100’,100”)で光学部品(530)にバイアスをかけるよう構成される。高電源圧電源は、負荷電位にある負荷端子及び基準電位にある基準端子を有する可変電圧源(510)と、負荷端子と基準端子との間に接続され、略一定の電流を保ちながら負荷電位と基準電位との間の可変電圧降下を維持するよう構成される自己バイアス能動負荷回路(520)とを有する。
【選択図】図5
Description
102 真空容器
104
106 イオン化加速チェンバ
108 処理チェンバ
111,112 ガス源
113A〜B ガス制御バルブ
118 ガスクラスタビーム
120 ガス・スキマー
128 ガスクラスタイオンビーム(GCIB)
130 ビームオプティクス
146 ビームフィルタ
148 ビームゲート
150,250 基材ホルダ
152,252 基材
160,162 走査アクチュエータ
170A〜C 真空ポンプシステム
180 ビーム電流センサ
190 制御システム
253 X−Yポジショニング・テーブル
350 圧力セル・チェンバ
352 不活性ガス源
354 圧力センサ
500 高電圧電源
510 可変電圧源
520 自己バイアス能動負荷回路
525,600 能動負荷要素
530 光学部品
610 絶縁ゲートバイポーラトランジスタ
620 電流検知回路
630 起動回路要素
640 バリスタ
650 逆電流ダイオード
Claims (25)
- 負荷電位にある負荷端子及び基準電位にある基準端子を有する可変電圧源と、
前記負荷端子と前記基準端子との間に接続され、略一定の電流を保ちながら前記負荷電位と前記基準電位との間の可変電圧降下を維持するよう構成される自己バイアス能動負荷回路と
を有する高電圧電源。 - 前記能動負荷回路は、直列接続される1又はそれ以上の能動負荷要素を有し、
前記1又はそれ以上の能動負荷要素の夫々は、
当該能動負荷要素の第1端子へ結合されるコレクタ、当該能動負荷要素の第2端子へ結合されるエミッタ、及びゲートを有する絶縁ゲートバイポーラトランジスタと、
前記ゲートへ結合され、前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタを通る電流を検知し、その検知した電流が増大する場合は前記ゲートをより低い電位へと自己バイアスをかけ、前記検知した電流が減少する場合は前記ゲートをより高い電位へと自己バイアスをかけるよう構成される電流検知回路と
を有する、請求項1記載の高電圧電源。 - 前記1又はそれ以上の能動負荷要素の夫々は、
前記第1端子と前記コレクタ及び前記ゲートの両方との間に接続され、前記可変電圧降下が前記能動負荷回路に印加されると初めに前記ゲートを充電するよう構成される起動回路要素
を更に有する、請求項2記載の高電圧電源。 - 前記1又はそれ以上の能動負荷要素の夫々は、
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタと並列に接続され、前記可変電圧降下が印加されると前記能動負荷回路の最初のトランジェントの間前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタを保護するよう構成されるバリスタ
を更に有する、請求項2記載の高電圧電源。 - 前記1又はそれ以上の能動負荷要素の夫々は、
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタと並列に接続され、当該能動負荷要素を通る逆電流が生ずる場合に前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタを保護するよう構成される逆電流ダイオード
を更に有する、請求項2記載の高電圧電源。 - 荷電粒子ビーム処理システムでの使用のための光学部品であって、
荷電粒子ビーム処理システムでビームラインに沿って配置されるよう構成される高電圧電極と、
負荷電位にある負荷端子及び基準電位にある基準端子を有し、前記負荷電位を前記高電圧電極へ結合するよう構成される可変電圧源と、
前記負荷端子と前記基準端子との間に接続され、略一定の電流を保ちながら前記負荷電位と前記基準電位との間の可変電圧降下を維持するよう構成される自己バイアス能動負荷回路と
を有する光学部品。 - 前記能動負荷回路は、直列接続される1又はそれ以上の能動負荷要素を有し、
前記1又はそれ以上の能動負荷要素の夫々は、
当該能動負荷要素の第1端子へ結合されるコレクタ、当該能動負荷要素の第2端子へ結合されるエミッタ、及びゲートを有する絶縁ゲートバイポーラトランジスタと、
前記ゲートへ結合され、前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタを通る電流を検知し、その検知した電流が増大する場合は前記ゲートをより低い電位へと自己バイアスをかけ、前記検知した電流が減少する場合は前記ゲートをより高い電位へと自己バイアスをかけるよう構成される電流検知回路と
を有する、請求項6記載の光学部品。 - 前記1又はそれ以上の能動負荷要素の夫々は、
前記第1端子と前記コレクタ及び前記ゲートの両方との間に接続され、前記可変電圧降下が前記能動負荷回路に印加されると初めに前記ゲートを充電するよう構成される起動回路要素
を更に有する、請求項7記載の光学部品。 - 前記1又はそれ以上の能動負荷要素の夫々は、
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタと並列に接続され、前記可変電圧降下が印加されると前記能動負荷回路の最初のトランジェントの間前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタを保護するよう構成されるバリスタ
を更に有する、請求項7記載の光学部品。 - 前記1又はそれ以上の能動負荷要素の夫々は、
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタと並列に接続され、当該能動負荷要素を通る逆電流が生ずる場合に前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタを保護するよう構成される逆電流ダイオード
を更に有する、請求項7記載の光学部品。 - 基材を処理するよう構成されるガスクラスタイオンビーム(GCIB)処理システムであって、
真空容器と、
前記真空容器に配置され、GCIBを生成するよう構成されるGCIB源と、
前記GCIBによる処理のために前記真空容器の内部で前記基材を支持するよう構成される基材ホルダと
を有し、
前記GCIB源は、
ガス源、スタグネイション・チェンバ及びノズルを有し、ガスクラスタビームを生成するために高圧下で1又はそれ以上のガスを前記ノズルを通って前記真空室へと導くよう構成されるノズルアセンブリと、
前記ノズルアセンブリから下流に位置し、前記ガスクラスタビームでエネルギ小粒子の数を減らすよう構成されるガス・スキマーと、
前記ガス・スキマーから下流に位置し、前記GCIBを生成するよう前記ガスクラスタビームをイオン化するよう構成されるイオナイザと、
前記イオナイザから下流に位置し、前記GCIBを取り出し、前記GCIBを加速し、若しくは前記GCIBを集束させ、又はこれらの2又はそれ以上のいずれかの組み合わせを実行するよう構成される1又はそれ以上の光学部品を有するビームオプティクスと
を有し、
前記1又はそれ以上の光学部品のうち少なくとも1つは、
GCIB処理システムでビームラインに沿って配置されるよう構成される高電圧電極と、
負荷電位にある負荷端子及び基準電位にある基準端子を有し、前記負荷電位を前記高電圧電極へ結合するよう構成される可変電圧源と、
前記負荷端子と前記基準端子との間に接続され、略一定の電流を保ちながら前記負荷電位と前記基準電位との間の可変電圧降下を維持するよう構成される自己バイアス能動負荷回路と
を有する、GCIB処理システム。 - 前記能動負荷回路は、直列接続される1又はそれ以上の能動負荷要素を有し、
前記1又はそれ以上の能動負荷要素の夫々は、
当該能動負荷要素の第1端子へ結合されるコレクタ、当該能動負荷要素の第2端子へ結合されるエミッタ、及びゲートを有する絶縁ゲートバイポーラトランジスタと、
前記ゲートへ結合され、前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタを通る電流を検知し、その検知した電流が増大する場合は前記ゲートをより低い電位へと自己バイアスをかけ、前記検知した電流が減少する場合は前記ゲートをより高い電位へと自己バイアスをかけるよう構成される電流検知回路と
を有する、請求項11記載のGCIB処理システム。 - 前記1又はそれ以上の能動負荷要素の夫々は、
前記第1端子と前記コレクタ及び前記ゲートの両方との間に接続され、前記可変電圧降下が前記能動負荷回路に印加されると初めに前記ゲートを充電するよう構成される起動回路要素
を更に有する、請求項12記載のGCIB処理システム。 - 前記1又はそれ以上の能動負荷要素の夫々は、
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタと並列に接続され、前記可変電圧降下が印加されると前記能動負荷回路の最初のトランジェントの間前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタを保護するよう構成されるバリスタ
を更に有する、請求項12記載のGCIB処理システム。 - 前記1又はそれ以上の能動負荷要素の夫々は、
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタと並列に接続され、当該能動負荷要素を通る逆電流が生ずる場合に前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタを保護するよう構成される逆電流ダイオード
を更に有する、請求項12記載のGCIB処理システム。 - 前記ビームオプティクスから下流に位置し、100若しくはそれより少ない原子若しくは分子又はその両方を有するクラスタの数を実質的に減らすよう構成されるビームフィルタを更に有する請求項11記載のGCIB処理システム。
- 前記ビームオプティクスから下流に位置し、前記GCIBのビームエネルギ分布を変更するよう構成される圧力セル・チェンバを更に有する請求項11記載のGCIB処理システム。
- 前記基材ホルダへ結合され、前記GCIBにより前記基材を走査するように前記基材ホルダを平行移動させるよう構成される走査アクチュエータを更に有する請求項11記載のGCIB処理システム。
- 前記真空容器へ結合され、前記基材の表面性質を測定するよう構成される計測システムを更に有する請求項11記載のGCIB処理システム。
- 前記真空容器へ結合され、前記GCIBのためのビーム電流を測定するよう構成されるビーム電流センサを更に有する請求項11記載のGCIB処理システム。
- 第1の電位にある第1回路ノードと第2の電位にある第2回路ノードとの間に接続されるよう構成され、略一定の電流を保ちながら前記第1の電位と前記第2の電位との間の可変電圧降下を維持するよう構成される自己バイアス能動負荷回路
を有する負荷回路装置。 - 前記能動負荷回路は、直列接続される1又はそれ以上の能動負荷要素を有し、
前記1又はそれ以上の能動負荷要素の夫々は、
当該能動負荷要素の第1端子へ結合されるコレクタ、当該能動負荷要素の第2端子へ結合されるエミッタ、及びゲートを有する絶縁ゲートバイポーラトランジスタと、
前記ゲートへ結合され、前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタを通る電流を検知し、その検知した電流が増大する場合は前記ゲートをより低い電位へと自己バイアスをかけ、前記検知した電流が減少する場合は前記ゲートをより高い電位へと自己バイアスをかけるよう構成される電流検知回路と
を有する、請求項21記載の負荷回路装置。 - 前記1又はそれ以上の能動負荷要素の夫々は、
前記第1端子と前記コレクタ及び前記ゲートの両方との間に接続され、前記可変電圧降下が前記能動負荷回路に印加されると初めに前記ゲートを充電するよう構成される起動回路要素
を更に有する、請求項22記載の負荷回路装置。 - 前記1又はそれ以上の能動負荷要素の夫々は、
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタと並列に接続され、前記可変電圧降下が印加されると前記能動負荷回路の最初のトランジェントの間前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタを保護するよう構成されるバリスタ
を更に有する、請求項22記載の負荷回路装置。 - 前記1又はそれ以上の能動負荷要素の夫々は、
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタと並列に接続され、当該能動負荷要素を通る逆電流が生ずる場合に前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタを保護するよう構成される逆電流ダイオード
を更に有する、請求項22記載の負荷回路装置。
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